微型計算機控制系統(tǒng)技術(shù)電子教案

1、計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)主講：謝宏主講：謝宏湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院自動化工程系湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院自動化工程系College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.2教材和參考書目：教材和參考書目：微型計算機控制技術(shù)微型計算機控制技術(shù) 潘新民潘新民 王燕芳王燕芳 編著編著 高等教育出版社高等教育出版社College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.3第一章第一章 微型計算機控制系統(tǒng)概述微型計算機控制系統(tǒng)概述計算機控制系統(tǒng)的組成計算機控制

2、系統(tǒng)的組成1計算機控制系統(tǒng)的分類計算機控制系統(tǒng)的分類 2計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況與趨勢計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況與趨勢 3College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.41.1 微型計算機控制系統(tǒng)的組成微型計算機控制系統(tǒng)的組成1.1 微型計算機控制系統(tǒng)的組成微型計算機控制系統(tǒng)的組成 1、微機控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、微機控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 主機、主機、I/O接口、通用外部設(shè)備、檢測元件及執(zhí)行機構(gòu)（模擬信號接口、通用外部設(shè)備、檢測元件及執(zhí)行機構(gòu)（模擬信號和數(shù)字信號）、操作臺。和數(shù)字信號）、操作臺。 2、微機控制系統(tǒng)軟件、微機控制系統(tǒng)軟

3、件 （1）系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)、開發(fā)系統(tǒng)、信息處理。）系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)、開發(fā)系統(tǒng)、信息處理。 （2）應(yīng)用軟件：）應(yīng)用軟件：1）過程監(jiān)視：巡回檢測程序、數(shù)據(jù)處理程序、報）過程監(jiān)視：巡回檢測程序、數(shù)據(jù)處理程序、報 警程序、警程序、 操作面板程序、數(shù)字濾波和標度變換操作面板程序、數(shù)字濾波和標度變換 程序、過程分析程序程序、過程分析程序 2）過程控制計算：控）過程控制計算：控 制算法程序（制算法程序（PID、最優(yōu)、最優(yōu) 化控制、串級調(diào)節(jié)、比值調(diào)節(jié)化控制、串級調(diào)節(jié)、比值調(diào)節(jié)）,事故處理程事故處理程 序、信息管理程序。序、信息管理程序。 3）公共服務(wù)程序）公共服務(wù)程序College o

4、f Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.51.1 微型計算機控制系統(tǒng)的組成微型計算機控制系統(tǒng)的組成 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.61.1智能控制的基本概念智能控制的基本概念 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.71.2 微型計算機控制系統(tǒng)分類微型計算機控制系統(tǒng)分類 1、操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)、操作指導(dǎo)控制系統(tǒng) 只具有輸入采樣通道，計算機采集過程參數(shù)、計算

5、和輸出結(jié)果，由只具有輸入采樣通道，計算機采集過程參數(shù)、計算和輸出結(jié)果，由 人工對給定值或閥門等操作人工對給定值或閥門等操作; 適用于實驗新的數(shù)學(xué)模型或調(diào)試新的控適用于實驗新的數(shù)學(xué)模型或調(diào)試新的控 制程序。制程序。 2、直接數(shù)字控制系統(tǒng)（、直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC: Direct Digital Control） 具有輸入采樣通道具有輸入采樣通道/輸出控制通道，計算機巡回檢測，控制算法計輸出控制通道，計算機巡回檢測，控制算法計 算，輸出控制執(zhí)行機構(gòu)；算，輸出控制執(zhí)行機構(gòu)； 給定值由人工給定。給定值由人工給定。College of Electrical and Information Engine

6、ering, Hunan Univ.81.2 微型計算機控制系統(tǒng)分類微型計算機控制系統(tǒng)分類 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.91.2 微型計算機控制系統(tǒng)分類微型計算機控制系統(tǒng)分類 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.101.2 微型計算機控制系統(tǒng)分類微型計算機控制系統(tǒng)分類 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.111.2 微型計算機

7、控制系統(tǒng)分類微型計算機控制系統(tǒng)分類 3、計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)（、計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCC: Supervisory Computer Control） SCC計算機按照生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型，計算最佳給定值，使生產(chǎn)計算機按照生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型，計算最佳給定值，使生產(chǎn)過程處于最優(yōu)工作狀態(tài)。過程處于最優(yōu)工作狀態(tài)。 （1）SCC+模擬調(diào)節(jié)器：特別適用于老設(shè)備的技術(shù)改造；模擬調(diào)節(jié)器：特別適用于老設(shè)備的技術(shù)改造； （2）SCC+DDC：可調(diào)整控制規(guī)律，具有雙機控制功能，提高了：可調(diào)整控制規(guī)律，具有雙機控制功能，提高了可靠性。可靠性。College of Electrical and Information

8、Engineering, Hunan Univ.121.2 微型計算機控制系統(tǒng)分類微型計算機控制系統(tǒng)分類 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.131.2 微型計算機控制系統(tǒng)分類微型計算機控制系統(tǒng)分類 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.141.2 微型計算機控制系統(tǒng)分類微型計算機控制系統(tǒng)分類 4、分布控制系統(tǒng)（、分布控制系統(tǒng)（DCS: Distributed Control System 用計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、

9、操作、管理和分散控制。用計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。 （1） 分散過程控制級：由工作站點分別完成數(shù)據(jù)采集、順序控制分散過程控制級：由工作站點分別完成數(shù)據(jù)采集、順序控制或某一被控制量的閉環(huán)控制（故障分散或某一被控制量的閉環(huán)控制（故障分散 ）；分散過程控制級收集）；分散過程控制級收集的數(shù)據(jù)供監(jiān)督控制級調(diào)用，接受監(jiān)督控制級發(fā)送的信息。的數(shù)據(jù)供監(jiān)督控制級調(diào)用，接受監(jiān)督控制級發(fā)送的信息。 （2）計算機監(jiān)督控制級：對生產(chǎn)過程的監(jiān)視與操作，確定分散過）計算機監(jiān)督控制級：對生產(chǎn)過程的監(jiān)視與操作，確定分散過程控制級最優(yōu)給定量。程控制級最優(yōu)給定量。 （3）生產(chǎn)管理級：根據(jù)監(jiān)督控制級提供的信

10、息和生產(chǎn)任務(wù)要求，）生產(chǎn)管理級：根據(jù)監(jiān)督控制級提供的信息和生產(chǎn)任務(wù)要求，編制系統(tǒng)工作情況表、審核控制方案，選擇數(shù)學(xué)模型，制定最優(yōu)編制系統(tǒng)工作情況表、審核控制方案，選擇數(shù)學(xué)模型，制定最優(yōu)控制策略，對下一級下達命令?？刂撇呗裕瑢ο乱患壪逻_命令。College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.151.2 微型計算機控制系統(tǒng)分類微型計算機控制系統(tǒng)分類 5、計算機集成制造系統(tǒng)（、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS: Computer Integrated Manufacturing System） CIMS是在是在DCS系統(tǒng)之后發(fā)展起

11、來的更高一級的控制系統(tǒng)，是對系統(tǒng)之后發(fā)展起來的更高一級的控制系統(tǒng)，是對市場信息、生產(chǎn)規(guī)劃、銷售等進行全面和統(tǒng)一管理的綜合技術(shù)，市場信息、生產(chǎn)規(guī)劃、銷售等進行全面和統(tǒng)一管理的綜合技術(shù)，即管理加制造，它包括計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、制造技術(shù)、即管理加制造，它包括計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)工程等學(xué)科。信息技術(shù)、管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)工程等學(xué)科。 CIMS的結(jié)構(gòu)采用多任務(wù)分層體系結(jié)構(gòu)，其基本控制思想是采用的結(jié)構(gòu)采用多任務(wù)分層體系結(jié)構(gòu)，其基本控制思想是采用遞階控制。遞階控制。 應(yīng)用如柔性制造應(yīng)用如柔性制造College of Electrical and I

12、nformation Engineering, Hunan Univ.161.2 微型計算機控制系統(tǒng)分類微型計算機控制系統(tǒng)分類 6、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS: Fieldbus Control System） 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點：現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點： （1）數(shù)字化的信息傳送：信息交換全部使用數(shù)字信號；）數(shù)字化的信息傳送：信息交換全部使用數(shù)字信號； （2）分散的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：智能節(jié)點；）分散的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：智能節(jié)點； （3）方便的互操作性：產(chǎn)品的異構(gòu)和兼容；）方便的互操作性：產(chǎn)品的異構(gòu)和兼容； （4）開放的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)：共享網(wǎng)絡(luò)資源；）開放的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)：共享網(wǎng)絡(luò)資源； 2000年年

13、1月月4日通過日通過IEC 61158.36標準，該標準包括了標準，該標準包括了8種種類型的現(xiàn)場總線子集，它們分別是：基金會現(xiàn)場總線類型的現(xiàn)場總線子集，它們分別是：基金會現(xiàn)場總線FF(原有原有的技術(shù)規(guī)范的技術(shù)規(guī)范IEC 61158)；Control Net；Profibus；PNet；FF HSE；Swift Net；Word FIP；Intferbus。College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.171.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢一、微型計算機的種類一、微型計算機的種類1

14、、單片微型計算機（、單片微型計算機（Single Chip Microcomputer） Atmega64College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.181.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.191.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 College of Electrical and Information Enginee

15、ring, Hunan Univ.201.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 8088/8086CPU最小模式最小模式 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)單片機結(jié)構(gòu)College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.211.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 2、數(shù)字信號處理器（、數(shù)字信號處理器（DSP：digital signal processor， DSP支持單時鐘周期的支持單時鐘周期的乘乘-加加運算運算. ） TMS320F240College of Elec

16、trical and Information Engineering, Hunan Univ.221.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.231.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.241.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 FB DSP USB51

17、0 DSP仿真器仿真器 DSP的主要供應(yīng)商有的主要供應(yīng)商有TI，ADI，Motorola, Lucent和和Zilog等，其等，其中中TI占有最大的市場份額。占有最大的市場份額。College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.251.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 TI公司現(xiàn)在主推四大系列公司現(xiàn)在主推四大系列DSP 1）C5000系列（定點、低功耗）：系列（定點、低功耗）：C54X，C54XX，C55X 相比相比其它系列的主要特點是低耗，所以最適合個人與便攜式上網(wǎng)以及其它系列的主要

18、特點是低耗，所以最適合個人與便攜式上網(wǎng)以及無線通信應(yīng)用，如手機、無線通信應(yīng)用，如手機、PDA、GPS等應(yīng)用。處理速度在等應(yīng)用。處理速度在80MIPS-400MIPS之間。之間。C54XX和和C55XX一般只具一般只具McBSP同步串口、同步串口、HPI并行接口、定時器、并行接口、定時器、DMA等外設(shè)。值得等外設(shè)。值得注意的是注意的是C55XX提供了提供了EMIF外部存儲器擴展接口，可以直接使外部存儲器擴展接口，可以直接使用用SDRAM，而，而C54XX則不能直接使用。兩個系列的數(shù)字則不能直接使用。兩個系列的數(shù)字IO都都只有兩條。只有兩條。 2）C2000系列（定點、控制器）：系列（定點、控制器

19、）：C20X，F(xiàn)20X，F(xiàn)24X，F(xiàn)24XX ，C28x該系列芯片具有大量外設(shè)資源，如：該系列芯片具有大量外設(shè)資源，如：A/D、定、定時器、各種串口（同步和異步），時器、各種串口（同步和異步），WATCHDOG、CAN總線總線/PWM發(fā)生器、數(shù)字發(fā)生器、數(shù)字IO腳等。是針對控制應(yīng)用最佳化的腳等。是針對控制應(yīng)用最佳化的DSP，在在TI所有的所有的DSP中，只有中，只有C2000有有FLASH，也只有該系列有異，也只有該系列有異步串口可以和步串口可以和PC的的UART相連。相連。 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Un

20、iv.261.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 3）C6000系列：系列：C62XX，C67XX，C64X 該系列以高性能著稱，該系列以高性能著稱，最適合寬帶網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字影像應(yīng)用。最適合寬帶網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字影像應(yīng)用。32bit，其中：，其中：C62XX和和C64X是定點系列，是定點系列，C67XX是浮點系列。該系列提供是浮點系列。該系列提供EMIF擴展擴展存儲器接口。該系列只提供存儲器接口。該系列只提供BGA封裝，只能制作多層封裝，只能制作多層PCB。且功。且功耗較大。同為浮點系列的耗較大。同為浮點系列的C3X中的中的VC33現(xiàn)在雖非主流產(chǎn)品，但現(xiàn)在雖非主流產(chǎn)品，但

21、也仍在廣泛使用，但其速度較低，最高在也仍在廣泛使用，但其速度較低，最高在150MIPS。3、混合信號處理器（、混合信號處理器（MSP） 豐富的片上外圍模塊豐富的片上外圍模塊 MSP430 系列單片機的各成系列單片機的各成 員都集成員都集成 了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。它們分別是看門狗（了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。它們分別是看門狗（ WDT ）、模擬比較器）、模擬比較器 A 、定時器、定時器 A （ Timer_A ）、定時器）、定時器 B （Timer_B ）、串）、串口口 0 、1（ USART0 、1 ）、硬件乘法器、）、硬件乘法器、 液晶驅(qū)動器、液晶驅(qū)動器、 10 位位 /12 位位 ADC 、IIC總

22、線直接數(shù)據(jù)存?。偩€直接數(shù)據(jù)存?。?DMA ）、端口）、端口 O （ P0 ）、端口）、端口 16 （ P1P6 ）、基本）、基本定時器定時器（ Basic Timer ）等的一些外圍模塊的不同組合。）等的一些外圍模塊的不同組合。College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.271.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 其中，看門狗可以使程序失控時迅速復(fù)位；模擬比較器進行模擬電其中，看門狗可以使程序失控時迅速復(fù)位；模擬比較器進行模擬電 壓的比較，配合定時器，可設(shè)計出壓的比較，配合定時器

23、，可設(shè)計出 A/D 轉(zhuǎn)換器；轉(zhuǎn)換器； 16 位定時器位定時器 （ Timer_A 和和 Timer_B ）具有捕獲）具有捕獲 / 比較功能，大量的捕獲比較功能，大量的捕獲 / 比較寄存器，可用于事件計數(shù)、時序發(fā)生、比較寄存器，可用于事件計數(shù)、時序發(fā)生、 PWM 等；有的器等；有的器 件更具有可實現(xiàn)異步、同步及多址訪問串行件更具有可實現(xiàn)異步、同步及多址訪問串行通信通信接口接口可方便的實可方便的實 現(xiàn)多機現(xiàn)多機通信通信等應(yīng)用；具有較多的等應(yīng)用；具有較多的 I/O 端口，最多達端口，最多達 6*8 條條 I/O 口線；口線； P0 、 P1 、 P2 端口能夠接收外部上升沿或下降端口能夠接收外部上升

24、沿或下降 沿的中斷輸入；沿的中斷輸入； 12/14 位硬件位硬件 A/D 轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速 率，最高可達率，最高可達 200kbps ，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；能直，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；能直 接驅(qū)動液晶多達接驅(qū)動液晶多達 160 段；實現(xiàn)兩路的段；實現(xiàn)兩路的 12 位位 D/A 轉(zhuǎn)換；硬件轉(zhuǎn)換；硬件 IIC串行總線接口實現(xiàn)存儲器串行擴展；以及為了增加數(shù)據(jù)傳輸串行總線接口實現(xiàn)存儲器串行擴展；以及為了增加數(shù)據(jù)傳輸 速度，而采用直接數(shù)據(jù)傳輸（速度，而采用直接數(shù)據(jù)傳輸（ DMA ）模塊。）模塊。MSP430 系列單片機的這些片內(nèi)外設(shè)為系統(tǒng)的單片解決方案提供了極系列單

25、片機的這些片內(nèi)外設(shè)為系統(tǒng)的單片解決方案提供了極 大的方便。大的方便。College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.281.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 4、可編程邏輯控制器（、可編程邏輯控制器（PLC: Programmable Logical Control）College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.291.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 College o

26、f Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.301.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 S7-200系列系列PLC是模塊式結(jié)構(gòu)，可以通過配接各種擴展模塊來是模塊式結(jié)構(gòu)，可以通過配接各種擴展模塊來達到擴展功能、擴大控制能力的目的。目前達到擴展功能、擴大控制能力的目的。目前S7-200主要有三大主要有三大類擴展模塊。類擴展模塊。 （1）輸入）輸入/輸出擴展模塊輸出擴展模塊 S7-200 CPU上已經(jīng)集上已經(jīng)集 成了一定數(shù)量成了一定數(shù)量的數(shù)字量的數(shù)字量I/O點，但如用戶需要多于點，但如用戶需要多于CPU單

27、元單元I/O點時，必須對點時，必須對系統(tǒng)做必要的擴展。系統(tǒng)做必要的擴展。CPU221無無I/O擴展能力，擴展能力，CPU 222最多最多可連接可連接2個擴展模塊（數(shù)字量或模擬量），而個擴展模塊（數(shù)字量或模擬量），而CPU224和和CPU226最多可連接最多可連接7個擴展模塊。個擴展模塊。 S7-200 PLC系列目前總共提供共系列目前總共提供共5大類擴展模塊：數(shù)字量輸入大類擴展模塊：數(shù)字量輸入擴展板擴展板EM221（8路擴展輸入）；數(shù)字量輸出擴展板路擴展輸入）；數(shù)字量輸出擴展板EM222（8路擴展輸出）；數(shù)字量輸入和輸出混合擴展板路擴展輸出）；數(shù)字量輸入和輸出混合擴展板EM223（8I/O，1

28、6I/O，32I/O）；）；College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.311.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 模擬量輸入擴展板模擬量輸入擴展板EM231，每個，每個EM231可擴展可擴展3路模擬量輸入路模擬量輸入 通道，通道，A/D轉(zhuǎn)換時間為轉(zhuǎn)換時間為25s，12位；模擬量輸入和輸出混合擴位；模擬量輸入和輸出混合擴 展模板展模板EM235，每個，每個EM235可同時擴展可同時擴展3路模擬輸入和路模擬輸入和1路模路模 擬量輸出通道，其中擬量輸出通道，其中A/D轉(zhuǎn)換時間為轉(zhuǎn)換時間

29、為25s，D/A轉(zhuǎn)換時轉(zhuǎn)換時 間間100s，位數(shù)均為，位數(shù)均為12位。位。 基本單元通過其右側(cè)的擴展接口用總線連接器（插件）與擴展單基本單元通過其右側(cè)的擴展接口用總線連接器（插件）與擴展單 元左側(cè)的擴展接口相連接。擴展單元正常工作需要元左側(cè)的擴展接口相連接。擴展單元正常工作需要+5VDC工作工作 電源，此電源由基本單元通過總線連接器提供，擴展單元的電源，此電源由基本單元通過總線連接器提供，擴展單元的 24VDC輸入點和輸出點電源，可由基本單元的輸入點和輸出點電源，可由基本單元的24VDC電源供電源供 電，但要注意基本單元所提供的最大電流能力。電，但要注意基本單元所提供的最大電流能力。Colle

30、ge of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.321.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 （2）熱電偶）熱電偶/熱電阻擴展模塊熱電阻擴展模塊 熱電偶、熱電阻模塊（熱電偶、熱電阻模塊（EM231）是）是 為為CPU222，CPU224，CPU226設(shè)計的，設(shè)計的，S7-200與多種熱與多種熱 電偶、熱電阻的連接備有隔離接口。用戶通過模塊上的電偶、熱電阻的連接備有隔離接口。用戶通過模塊上的DIP開關(guān)開關(guān) 來選擇熱電偶或熱電阻的類型，接線方式，測量單位和開路故障來選擇熱電偶或熱電阻的類型，接線方式，

31、測量單位和開路故障 的方向。的方向。 （3）通訊擴展模塊）通訊擴展模塊 除了除了CPU集成通訊口外，集成通訊口外，S7-200還可以通過還可以通過 通訊擴展模塊連接成更大的網(wǎng)絡(luò)。通訊擴展模塊連接成更大的網(wǎng)絡(luò)。S7-200系列目前有兩種通訊系列目前有兩種通訊 擴展模塊：擴展模塊：PROFIBUS-DP擴展從站模塊（擴展從站模塊（EM277）和）和AS-I 接口擴展模塊（接口擴展模塊（CP243-2）。）。College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.331.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況

32、及趨勢 S7-200 擴展模塊擴展模塊 CTS7-200 數(shù)字量模塊數(shù)字量模塊 CTS7 221-1BF22-0XA0 EM 221數(shù)字量輸入模塊數(shù)字量輸入模塊, 8輸輸入入,24VDC CTS7 221-1BH22-0XA0 EM 221數(shù)字量輸入模塊數(shù)字量輸入模塊, 16輸輸入入,24VDC CTS7 221-1BL22-0XA0 EM 221數(shù)字量輸入模塊數(shù)字量輸入模塊, 32輸輸入入,24VDC CTS7 222-1BF22-0XA0 EM 222數(shù)字量輸出模塊數(shù)字量輸出模塊, 8輸輸出出,24VDC CTS7 222-1HF22-0XA0 EM 222數(shù)字量輸出模塊數(shù)字量輸出模塊,

33、8輸出輸出,繼電器繼電器 CTS7 222-1BH22-0XA0 EM 222數(shù)字量輸出模塊數(shù)字量輸出模塊, 16輸輸出出,24VDC College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.341.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 CTS7 222-1HH22-0XA0 EM 222數(shù)字量輸出模塊數(shù)字量輸出模塊, 16輸出輸出,繼電繼電器器 CTS7 222-1BL22-0XA0 EM 222數(shù)字量輸出模塊數(shù)字量輸出模塊, 32輸出輸出, 24VDC CTS7 223-1BF22-0XA0

34、 EM 223數(shù)字量輸入數(shù)字量輸入/輸出模塊輸出模塊, 4輸輸入入/4輸出輸出, 24VDC CTS7 223-1HF22-0XA0 EM 223數(shù)字量輸入數(shù)字量輸入/輸出模塊輸出模塊, 4輸輸入入 24VDC/4輸出輸出 繼電器繼電器 CTS7 223-1BH22-0XA0 EM 223數(shù)字量輸入數(shù)字量輸入/輸出模塊輸出模塊, 8輸輸入入/8輸出輸出, 24VDC CTS7 223-1PH22-0XA0 EM 223數(shù)字量輸入數(shù)字量輸入/輸出模塊輸出模塊, 8輸輸入入 24VDC/8輸出輸出 繼電器繼電器College of Electrical and Information Engine

35、ering, Hunan Univ.351.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 CTS7-200 模擬量模塊模擬量模塊 CTS7 231-0HC22-0XA0 EM 231模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊, 4 輸入輸入 CTS7 231-0HF22-0XA0 EM 231模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊, 8 輸入輸入 CTS7 231-7HC22-0XA0 EM 231模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊, 4 輸入輸入, 高速高速 CTS7 232-0HB22-0XA0 EM 232模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊, 2 輸出輸出 CTS7 232-0HF21-0XA0 E

36、M 232模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊, 4輸出輸出 CTS7 235-0KD22-0XA0 EM 235模擬量輸入模擬量輸入/輸出模塊輸出模塊 4輸入輸入/1輸出輸出 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.361.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 CTS7-200 溫度模塊溫度模塊 CTS7 231-7PD22-0XA0 EM 231 熱電偶輸入模塊熱電偶輸入模塊, 4輸入輸入 CTS7 231-7PF22-0XA0 EM 231 熱電偶輸入模塊熱電偶輸入模塊, 8輸入輸

37、入 CTS7 231-7TF22-0XA0 EM 231 熱電偶輸入模塊熱電偶輸入模塊, 4輸入，輸入，帶帶PID CTS7 231-7PE22-0XA0 EM 231 熱電偶輸入模塊熱電偶輸入模塊, 8輸入，輸入，帶帶PID CTS7 231-7PB22-0XA0 EM 231 熱電阻輸入模塊熱電阻輸入模塊, 2輸入輸入 CTS7231-7PC22-0XA0 EM 231 熱電阻輸入模塊熱電阻輸入模塊, 4輸入輸入 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.371.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機

38、控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 5、STD總線工業(yè)控制機總線工業(yè)控制機（1）小板結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計；（）小板結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計；（2）標準化及兼容性；）標準化及兼容性；（3）面向）面向I/O設(shè)計；（設(shè)計；（4）高可靠性）高可靠性板板 號號功功 能能 價價 格格STD-80318031 CPU板板8031CPU， 64KB SRAM，64KB ROM兩個兩個RS232通信口，打印口，看通信口，打印口，看門狗門狗 1150.0 STD-7344位總線位總線板板位總線位總線STD接口板，可單板直接接口板，可單板直接使用或互聯(lián)使用，與之相配的使用或互聯(lián)使用，與之相配的BITBUS板有板有PC-7344板板 1300.

39、0STD-78888088CPU 8088 CPU，128KB內(nèi)存，內(nèi)存，512KB ROM，RS232口口打印口，帶打印口，帶DMA、中斷接口、中斷接口 1600.0STD-8811V40主主板板STD-PC系統(tǒng)，系統(tǒng)，V40 CPU，640 KB內(nèi)存，內(nèi)存，256KB ROM固化固化DOS3.3，RS232通信口，打通信口，打印口，中斷接口印口，中斷接口 2200.0STD-8806V20主主板板 單板單板ALL_IN_ONE STD-XT系系統(tǒng)，統(tǒng)，V20 CPU，12M主頻，主頻，640KB內(nèi)存，固化內(nèi)存，固化DOS3.3，RS232通信口，打印口，軟盤接通信口，打印口，軟盤接口，鍵盤

40、口，報警口，中斷口口，鍵盤口，報警口，中斷口2800.0STD-386 CPU主主板板單板單板ALL_IN_ONE 386SX CPU系統(tǒng)主板，系統(tǒng)主板，2M內(nèi)存，雙內(nèi)存，雙RS232通信口，通信口，F(xiàn)DC軟盤口，軟盤口，IDE硬硬盤口，打印口，鍵盤口，中斷盤口，打印口，鍵盤口，中斷口，有看門狗和電源監(jiān)示電路口，有看門狗和電源監(jiān)示電路 2900.0STD-486CPU主主板板單板單板ALL_IN_ONE 486SLC CPU系統(tǒng)主板，系統(tǒng)主板，2M內(nèi)存，雙內(nèi)存，雙RS232通信口，通信口，F(xiàn)DC軟盤口，軟盤口，IDE硬盤口，打印口，鍵盤口，硬盤口，打印口，鍵盤口，中斷口，有看門狗和電源監(jiān)示中斷

41、口，有看門狗和電源監(jiān)示電路電路 3800.0College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.381.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.391.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢二、微型計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢二、微型計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 1、推廣成熟的先進技術(shù)、推廣成熟的先進技術(shù) （1）PLC向集成化方向發(fā)展：向集成化方向發(fā)

42、展：PLC與與PC集成、集成、PLC與與DCS集成集成 （具有混合控制策略的（具有混合控制策略的PLC/DCS混合系統(tǒng)混合系統(tǒng)HCS， ）、）、PLC與與 PID集成等，并強化了通訊能力和網(wǎng)絡(luò)化。集成等，并強化了通訊能力和網(wǎng)絡(luò)化。PLC與與PC集成，即將集成，即將 計算機、計算機、PLC及操作人員的人及操作人員的人機接口結(jié)合在一起，使機接口結(jié)合在一起，使PLC能利能利 用計算機豐富的軟件資源，而計算機能和用計算機豐富的軟件資源，而計算機能和PLC的模塊交互存取數(shù)的模塊交互存取數(shù) 據(jù)。以據(jù)。以PC機為基礎(chǔ)的控制容易編程和維護，開放的體系結(jié)構(gòu)提供機為基礎(chǔ)的控制容易編程和維護，開放的體系結(jié)構(gòu)提供 靈

43、活性，最終降低成本和提高生產(chǎn)率。靈活性，最終降低成本和提高生產(chǎn)率。 （2）智能化調(diào)節(jié)器：）智能化調(diào)節(jié)器： 3）新型的）新型的DCS：如面向測控管一體化設(shè)計的：如面向測控管一體化設(shè)計的DCS系統(tǒng)；系統(tǒng)； 新型的新型的FCS：現(xiàn)場總線轉(zhuǎn)向：現(xiàn)場總線轉(zhuǎn)向Ethernet (工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng))。College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.401.3 微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 2、研究開發(fā)智能控制系統(tǒng)、研究開發(fā)智能控制系統(tǒng) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ ANNs： Artificia

44、l Neural Networks ） 目前在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究方法最富有成果的研究工作包括：多層網(wǎng)絡(luò)目前在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究方法最富有成果的研究工作包括：多層網(wǎng)絡(luò) BP算法，算法，Hopfield網(wǎng)絡(luò)模型，自適應(yīng)共振理網(wǎng)絡(luò)模型，自適應(yīng)共振理 論，自組織特征映論，自組織特征映射理論等。射理論等。 智能控制：智能控制： （1）分級遞階智能控制系統(tǒng)；）分級遞階智能控制系統(tǒng)； （2）模糊控制系統(tǒng)；）模糊控制系統(tǒng)； （3）專家控制系統(tǒng)；）專家控制系統(tǒng)； （4）學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)）學(xué)習(xí)控制系統(tǒng) 如：神經(jīng)自校正控制、神經(jīng)如：神經(jīng)自校正控制、神經(jīng)PID控制器控制器 、神經(jīng)模型參考自適應(yīng)控制、神經(jīng)模型參考自適應(yīng)控制、神經(jīng)內(nèi)?？?/p>

45、制神經(jīng)內(nèi)?？刂?、遺傳算法與神經(jīng)控制等。、遺傳算法與神經(jīng)控制等。College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.41第二章第二章 模擬模擬I/O通道接口技術(shù)通道接口技術(shù)多路開關(guān)及采樣保持器多路開關(guān)及采樣保持器1模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道接口技術(shù) 2模擬量輸入通道接口技術(shù)模擬量輸入通道接口技術(shù)3College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.422.1多路開關(guān)及采樣多路開關(guān)及采樣/保持器保持器2.1多路開關(guān)及采樣多路開關(guān)及采樣/保持器保

46、持器1、信號的分時采樣：、信號的分時采樣： 多路信號需要多路開關(guān)；采樣信號不失真原信號，遵守香濃定理。多路信號需要多路開關(guān)；采樣信號不失真原信號，遵守香濃定理。 香濃定理：香濃定理： (1)多路開關(guān)多路開關(guān): n:1, 反多路開關(guān)反多路開關(guān) 1:n ; (2)單向多路開關(guān)單向多路開關(guān), 雙向多路開關(guān)，多路輸入雙向多路開關(guān)，多路輸入/多路輸出；多路輸出； 例如例如: CD4051、CD4052，CD4067、CD4097，AD7501、AD7502，8816 多路開關(guān)的擴展？多路開關(guān)的擴展？College of Electrical and Information Engineering, Hu

47、nan Univ.432.1多路開關(guān)及采樣多路開關(guān)及采樣/保持器保持器 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.442.1多路開關(guān)及采樣多路開關(guān)及采樣/保持器保持器 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.452.1多路開關(guān)及采樣多路開關(guān)及采樣/保持器保持器 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.462.1多路開關(guān)及采樣多路開關(guān)及采樣/保持器保

48、持器 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.472.1多路開關(guān)及采樣多路開關(guān)及采樣/保持器保持器 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.482.1多路開關(guān)及采樣多路開關(guān)及采樣/保持器保持器 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.492.1多路開關(guān)及采樣多路開關(guān)及采樣/保持器保持器 College of Electrical and Info

49、rmation Engineering, Hunan Univ.502.1多路開關(guān)及采樣多路開關(guān)及采樣/保持器保持器 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.512.1多路開關(guān)及采樣多路開關(guān)及采樣/保持器保持器 2、采樣、采樣/保持器（保持器（Sample/Hold）：）： 兩種工作方式：采樣方式，保持方式；兩種工作方式：采樣方式，保持方式； 作用：作用： （1）輸入通道中，隔離作用，保持信號不變；）輸入通道中，隔離作用，保持信號不變； （2）同步系統(tǒng)中，采樣同一瞬間的多個模擬量；）同步系統(tǒng)中，采樣同一瞬間的多

50、個模擬量； （3）輸出通道中，開關(guān)或保持器。）輸出通道中，開關(guān)或保持器。 例如：例如：LF198/298/398, AD582, AD346College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.522.1多路開關(guān)及采樣多路開關(guān)及采樣/保持器保持器 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.532.1多路開關(guān)及采樣多路開關(guān)及采樣/保持器保持器 College of Electrical and Information Engineering, H

51、unan Univ.542.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道接口技術(shù)一、一、D/A的種類的種類 1、輸出、輸出 輸出電流型：如輸出電流型：如DAC0832，AD7522； 輸出電壓型（單輸出電壓型（單/雙極性輸出）：如雙極性輸出）：如AD558，AD7224； 2、并、并/串行串行 串行串行D/A如如DAC80；二、二、D/A轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理 控制解碼網(wǎng)絡(luò)的位開關(guān)，改變解碼網(wǎng)絡(luò)的輸出總電流?？刂平獯a網(wǎng)絡(luò)的位開關(guān)，改變解碼網(wǎng)絡(luò)的輸出總電流。 對于二進制碼，輸出模擬電壓為：對于二進制碼，輸出模擬電壓為：D/A轉(zhuǎn)換器由參考電源、數(shù)字開關(guān)控制、模擬轉(zhuǎn)換、數(shù)字接口及放大轉(zhuǎn)換器由參考電源、數(shù)字開關(guān)

52、控制、模擬轉(zhuǎn)換、數(shù)字接口及放大器組成。器組成。)2/.2/2/(2211nnREFoutaaaVVCollege of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.552.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道接口技術(shù) College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.562.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道接口技術(shù)三、三、D/A轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù) 1、DAC0832：8位，輸出電流型，兩級輸入數(shù)據(jù)緩沖位，輸出電流型，兩級輸入數(shù)據(jù)緩沖

53、器；內(nèi)無精器；內(nèi)無精密電源；密電源； 2、AD558：8位，輸出電壓型（兩種輸出范圍），一級輸入數(shù)據(jù)緩位，輸出電壓型（兩種輸出范圍），一級輸入數(shù)據(jù)緩沖器，內(nèi)有精密參考電源；沖器，內(nèi)有精密參考電源； 3、AD7226：8位，位，4個個8位位D/A，一級輸入數(shù)據(jù)緩沖器，一級輸入數(shù)據(jù)緩沖器 4、DAC1210：12位，輸出電流型，兩級輸入數(shù)據(jù)緩沖器；位，輸出電流型，兩級輸入數(shù)據(jù)緩沖器； 5、串行、串行College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.572.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道接口技術(shù) College of

54、 Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.582.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道接口技術(shù) College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.592.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道接口技術(shù) College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.602.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道接口技術(shù) DAC0832單極性電壓輸出單極性電壓輸出 DAC0832雙極性電壓輸出雙

55、極性電壓輸出College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.612.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道接口技術(shù) College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.622.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道接口技術(shù) College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.632.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道接口技術(shù) AD558電壓輸出范圍：電壓輸出范圍：0-

56、+2.56v，0-+10v。 電壓輸出量程的選擇：電壓輸出量程的選擇：College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.642.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道接口技術(shù) College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.652.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道接口技術(shù) College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.662.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸

57、出通道接口技術(shù) College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.672.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道接口技術(shù) College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.682.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道接口技術(shù) College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.692.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道接口技術(shù) College of Electric

58、al and Information Engineering, Hunan Univ.702.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道接口技術(shù) College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.712.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道接口技術(shù) College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.722.3 模擬量輸入通道接口技術(shù)模擬量輸入通道接口技術(shù)一、一、A/D種類種類 1、單一、單一A/D：ADC0801，AD673 2、含多路開關(guān)、含多

59、路開關(guān)A/D：ADC0809，AD7581 3、多功能、多功能A/D：AD363 內(nèi)置多路開關(guān)內(nèi)置多路開關(guān),數(shù)據(jù)放大器數(shù)據(jù)放大器,S/H和和A/D。 4、串行、串行A/D：MAX195 TLC549二、二、A/D轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理 查查V/F變換型變換型A/D AD753 AD754 AD670 1、計數(shù)器式、計數(shù)器式A/D： 2、逐次逼近型、逐次逼近型A/D：如：如8位的位的ADC0809，10位的位的AD753，12位的位的AD754，AD670 3、雙積分式、雙積分式A/D： 4、V/F變換型變換型A/D：College of Electrical and Information Engi

60、neering, Hunan Univ.732.3 模擬量輸入通道接口技術(shù)模擬量輸入通道接口技術(shù) AD7574 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.742.3 模擬量輸入通道接口技術(shù)模擬量輸入通道接口技術(shù) AD0809College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.752.3 模擬量輸入通道接口技術(shù)模擬量輸入通道接口技術(shù) College of Electrical and Information Engineering, Hunan